Kas masinõpe muudab põlevkivitööstuse senised mängureeglid?

Kas masinõpe muudab põlevkivitööstuse senised mängureeglid?. 20.02.2025. Uue kütteväärtuse mõõteseadme idee sai alguse juba 2023. aastal, kui Vidriku arendusinsenerid hakkasid uurima võimalusi, kuidas mõõta pildianalüütika ja masinnägemise abil põlevkivi kvaliteeti. „Meil oli idee, et kui puidutööstuses kasutatakse kvaliteedi hindamiseks pildistamist, siis võiks rakendada sama põhimõtet ka põlevkivitööstuses,“ rääkis TalTechi Virumaa kolledži tiiva all tegutseva keskuse juhataja Heiko Põdersalu. Katsetused algasid laboritingimustes, kus kasutati Põlevkivi Kompetentsikeskuses ette valmistatud kalibreeritud proove. „Esialgu kahtlesime, kas värvierinevuste põhjal on üldse võimalik kütteväärtust määrata, sest inimsilmaga pole võimalik eristust tajuda,“ meenutas Vidriku arendusinsener Mihhail Derbnev. Kuid katsed kinnitasid, et värviandurite, masinnägemise ja masinõppe abiga on tõepoolest võimalik viia läbi täpseid hinnanguid. “Meil oli idee, et kui puidutööstuses kasutatakse kvaliteedi hindamiseks pildistamist, siis võiks rakendada sama põhimõtet ka põlevkivitööstuses.” Masinõppel põhinev mõõtmissüsteem Uus seade kasutab konveierilindile paigaldatud värviandurit, niiskusandurit ja masinnägemise algoritme, mis analüüsivad reaalajas põlevkivi kvaliteeti. Seadme tööpõhimõte tugineb põlevkivi värvi ja kütteväärtuse vahelist korrelatsiooni tuvastaval masinõppemudelil, mille põhjal kogutakse ja töödeldakse andmeid töötlemisel. Derbnev selgitas: „Algselt kasutasime me traditsioonilist digikaamerat, kuid katsetuste käigus selgus, et värviandur töötab paremini ja saadavaid andmeid on lihtsam kasutada. Andmete töötlemisel kasutame süvaõppemudeleid, mis suudavad eristada materjalide vahel isegi väga peeneid variatsioone. Mudelit on treenitud erinevate põlevkiviproovidega, mille tegelik kütteväärtus on laboris kindlaks määratud.“ See tähendab, et süsteem saab pidevalt täiustada oma täpsust ning kohanduda reaalajas saadud andmetega. Põlevkivi täppisteadus: vähem raiskamist, rohkem kasumit Praegu seisab põlevkiviõli tootmine silmitsi viivitusega, mis tekib tootmisprotsessi siseneva põlevkivi kütteväärtuse hindamisel. „Põlevkiviõli tootmisel viiakse paar korda päevas läbi laborianalüüse, millest tulemustel põhinevate kogemuste ja hinnangutega tootmisprotsesse ka seadistatakse. See tähendab, et tootmisparameetreid muudetakse sageli reaktiivselt, mitte ennetavalt,“ ütles Põdersalu. Kui põlevkiviõli tootjateni jõuaksid vahetud ja täpsed põlevkivi kütteväärtuse andmed, võimaldaks see neil optimeerida tootmisprotsesse suurema efektiivsuse ja vähema keskkonnamõjuga. „Mida paremini protsessi juhitakse, seda efektiivsemalt põlevkivi kasutatakse ja seda vähem tekib kõrvalprodukte, sest põlevkivi pürolüüs saab olla täpsem ja paremini juhitud,“ rõhutas Põdersalu. Lisaks on lahendusel ka majanduslik kaal. „Kui näiteks VKG (Viru Keemia Grupp) või Eesti Energia suudaksid oma põlevkivi väärindamise protsessi optimeerida, võiks see tuua igal aastal kaasa märkimisväärset lisatulu,“ lisas Derbnev. Katsetustelt konveierile Mitmed suured tööstusettevõtted, sealhulgas VKG ja Eesti Energia, on juba näidanud nimetatud tehnoloogia suhtes üles oma huvi. „VKG kutsus meid katsetusi tegema, sest nende tootmisprotsess nõuab pidevat kütteväärtuse kontrolli,“ selgitas Derbnev. Derbnev rääkis, et sellest hoolimata seisavad veel ees nii mõnedki väljakutsed. „Keskkond on tolmune ning andurid peavad olema kas tolmukindlad või varustatud puhastussüsteemidega. Samuti tuleb täiustada seadme mehhanisme, et süsteem suudaks kohaneda konveierilindil liikuvate põlevkivikihtidega.“ Teadus- ja arendustöö on hetkel täies hoos ning loodetakse, et lähikuudel valmib prototüüp, mida saab reaalsetes tingimustes katsetada. Järgmise sammuna tuleb paigaldada seade tööstusliinile ja seda suuremahulises tootmises testida. Kui seadeldis osutub edukaks, võib seda rakendada mitte ainult põlevkivitööstuses, vaid ka muudes sektorites. „Sellest võiksid saada kasu turbatööstus, lubjakivitööstus ja isegi aiandussektor, kuna värviandurite ja masinõppe abil on võimalik määrata täpselt ja kiiresti erinevate materjalide kvaliteeti,“ rääkis Põdersalu. Patenditeel: innovatsiooni viimane lihv Küsimusele, kas seadeldisele on juba esitatud patenditaotlus, vastasid Vidriku esindajad, et protsess on alles algusfaasis. „Metoodikale on meil olemas kasuliku mudeli registreering, kuid konkreetse seadme disain ja tehnilised lahendused tuleb enne patenditaotlust veel läbi töötada,“ ütles Põdersalu. Käesoleva aasta eesmärk on saada seade tootmisvalmis ja katsetada seda suuremas mahus. „On oluline näha, kuidas seade põlevkivitööstuses reaalsetes tingimustes toimib. Kui see ennast tõestab, siis oleme valmis pakkuma seda põlevkivitööstustele ja rakendama tehnoloogiat ka teistes sektorites,“ lisas Põdersalu. Vidriku arendusinsenerid on veendunud, et nende tehnoloogia suudab panustada mitte ainult kohalike tööstusettevõtete, vaid ka laiemalt Euroopa ja maailma mastaabis. „Kui suudame luua efektiivse ja töökindla lahenduse, võib sellest saada põlevkivi- ja mineraalitööstuse uus standard,“ lisas Derbnev. Kas tulevikus juhivad energiatootmist tehisintellekti abil optimeeritud protsessid, mis ei vaja enam operaatorite intuitiivseid hinnanguid? TalTechi teadlaste projekt annab lootust, et sellest võiks peagi saada reaalsus. “Kui suudame luua efektiivse ja töökindla lahenduse, võib sellest saada põlevkivi- ja mineraalitööstuse uus standard.” Kommentaar: Irina Bojenko, VKG Kommunikatsiooni- ja turundusjuht „Analoogne kogemus taolise seadmega on meil juba täitsa olemas. Mõne aasta eest testisime tootmises seadet, mis mõõtis reaalajas põlevkivi kütteväärtust. Tegu oli ühe Saksamaa tootja seadmega, mis oli algselt mõeldud söe kütteväärtuse mõõtmiseks. Oma omadustelt ja koostiselt on süsi ja põlevkivi väga erinevad maavarad ning mõõtmise testprotsessi käigus ilmnesid mitmed tõsised probleemid. Paraku ei suutnud süsteem edastada usaldusväärseid ja stabiilseid tulemusi, mistõttu ei leidnud see meie igapäevases tootmisprotsessis rakendust. Samas tunneme nutilahenduste kasutamise vastu väga suurt huvi ning kui lahenduste töökindlus on tasemel, oleme valmis seda ka päriselus ehk tootmisprotsessides testima. Stabiilseid ja usaldusväärseid andmeid tagav seade, mis lubaks mõõta põlevkivi kütteväärtust reaalajas, aitaks kindlasti paremini seirata etteantava toorme kvaliteeti.“ “Stabiilseid ja usaldusväärseid andmeid tagav seade, mis lubaks mõõta põlevkivi kütteväärtust reaalajas, aitaks kindlasti paremini seirata etteantava toorme kvaliteeti.”